“人工智能+教育”背景下初中化学智慧课堂教学的实践研究

2022-02-19甘肃省定西市临洮县衙下中学杨生动

教育文汇(综合版) 2022年1期

甘肃省定西市临洮县衙下中学/ 杨生动

随着我国社会经济的发展以及科学技术水平的提高，以计算机为核心的信息技术也为各行各业的发展注入了新活力。当前教育领域中，应用现代化信息技术和新媒体教学技术开展教学活动已经屡见不鲜。《中国教育现代化2035》及《教育信息化2.0 行动计划》，着重强调了要落实人工智能技术与课堂教育教学深入融合策略，打造高效智能的课堂教学模式。因此，对于学校来说，以“人工智能+教育”为背景，构建智慧课堂就显得尤为重要和关键。但由于我国人工智能+教育的发展起步较慢，对于智慧学习环境、智慧课堂等“智慧教育”的理解仍存在概念模糊等问题，从而阻碍了智慧课堂模式构建的完善。因此，为了能够有效地改善这一教学问题，笔者将结合国内外关于智慧课堂模式的研究，对“人工智能+教育”背景下的智慧课堂内涵进行分析，以便为智慧课堂教学模式探究提供教学理论新思路。

一、“人工智能+教育”背景下的智慧课堂内涵探析

目前的智慧教育学术研究对于智慧课堂并没有作出一个统一的定义，但从教学本质来看，我们可以将其视为一种基于智慧教育背景下衍生而来的新教育概念。相对于其他现代化教学形式来说，智慧课堂更像是科技发展的教学产物，是在比较主义学习理论的指导下，从大数据、互联网和人工智能的教学创新思维中形成的课前、课中、课后一体化、全过程的高效率、高智能的课堂教学形式。

总的来说，智慧课堂，就是指以教育智慧培养学生学习能力、促进学生全面发展为核心的现代化教学形式，从智慧体系、知识体系、技能与方法以及思想与观念多个方面来培养学生综合能力。比起传统的课堂教学形式，智慧课堂更加关注与重视学生个性化发展以及教师的教与学生的学之间的协同统一性。在当前的教育教学中合理应用智慧课堂，不仅能够丰富教学资源，完善教学结构，还能够根据学生的动态学习情况进行大数据跟踪，从而更好地贯彻新课程改革所提出的发展个性化教学，促使学生在全面发展的同时满足他们的个性化发展需求。

二、基于“人工智能+教育”的初中化学智慧课堂教学设计方案

（一）课前的智慧课堂设计

课前的教学准备是构建一节高效课堂的重要前提条件，其囊括了教师备课、学生课前预习以及课程导入三个重要的教学版块。随着学生步入初中阶段，学业压力逐日加大，学习任务也逐渐增多，这就导致大部分的初中化学教师在实际的教学过程中，往往会将大部分的教学精力和时间都集中在课中的主题教学中，而忽视了课前的教学准备，以至于教学质量和学生的化学核心素养难以得到保障和发展。因此，为了能够有效地改善这一教学问题，教师必须重视智慧课堂在课前教学准备环节中的应用与实施，着重将其落实到教师备课、学生预习以及课程导入三个教学版块当中。

1.教师备课环节

在现阶段的教学中，教师观、教学观以及学生观都发生了巨大的转变与变革，但从整体的教学情况来看，教师始终是课堂教学的组织者和学生学习的引导者，在“人工智能+教育”背景下所构建的智慧课堂注重的也是教师对教学活动的设计。因此，为了确保初中化学智慧课堂的高效性和完整性，教师必须做好课前备课工作，有效利用智能课堂所提供的平台去整合教学资源，设置教学项目，派发教学任务，从而让学生在高效智能的学习环境下实现成长与发展。

例如，在开展“金属的化学性质”这一节内容的教学活动前，教师可在掌握课程内容和教学目标后，充分利用智慧云平台整合教学资源、整理相关教学信息，并结合学生实际的学习情况和具体的课程教学目标对教学信息进行创新性的加工，从而有效地提高教学备课质量。根据本节教学重点，如Fe、Al、Cu 与O2的反应，常见金属与HCL、H2SO4的置换反应，以及与盐溶液的置换反应等内容为学生设置教学项目，再利用微课视频派发教学任务，让学生通过观看微课视频的方式更加清楚、明确地掌握本节教学重点和学习方向，从而在提高学生课前预习质量的同时，促使学生实现深度学习、高效学习。

2.学生预习环节

教学活动的教学效果始终作用在学生身上，而在课前教学准备当中，学生的课前预习质量直接关系着学生的课堂学习效果。由于初中生的年龄相对较小，其思维能力和认知能力尚未发展成熟，这就导致大部分的初中生在实际的化学课前预习当中，常会受到主客观因素的影响而无法实现深度学习，更不用说提高学习效率。为了促使学生实现高效预习，教师为学生制定明确的学习规划就显得尤为重要。教师可通过云平台智慧学习系统上传自己在教学备课中设计的教学资源和教学任务，如微课视频、实验课程等，并将其在线派发给学生，让学生在指定的时间内完成教学任务，从而开展高效、自主的课前预习。同时教师也能够借助智慧云系统实时地关注与了解学生课前预习情况，从而确保智慧课堂教学的实效性和针对性。

例如，在教学“分子与原子”时，教师就可根据本节的教学内容和教学重点设计三维立体化的教学目标。首先，在知识与技能目标上，要让学生认识到物质是由分子和原子等微小粒子构成的，分子是保持物质化学性质的最小粒子，原子是化学变化中的最小粒子，并让学生尝试用微粒的观点解释常见的生活现象；其次，在过程与方法目标上，引导学生从日常的生活现象出发，初步认识分子和原子，并通过比较分子和原子的化学变化，了解它们的特征，建立起分子、原子等微观概念；最后，在情感态度与价值观目标上，让学生在掌握并理解分子与原子的概念和特征后，产生探究微观世界的好奇心，发展抽象思维能力。

在制定明确教学目标后，教师就可利用智慧云平台围绕教学目标对教学任务进行设计，并制作微课视频：①在微课视频中插入香水扩散的视频及头发与花粉被放大500 倍后的图片，证明分子与原子是真实存在的，并向学生提出为什么湿衣服在晴天容易晾干，而在阴雨天不容易干的问题，以此激发学生探究分子与原子的好奇心和学习兴趣；②在微课视频中总结分子与原子的特点和内涵，帮助学生初步掌握分子与原子的知识，建立微观的化学概念；③在微课视频结束后，要求学生根据自己的理解去解答教师在微课视频开头所提出的教学问题，并提交到智慧云系统上；④教师对学生在云系统中给出的答案进行综合判断，分析学生的课前预习情况，将学生的共性问题收集起来，以便在课中主题教学中进行统一回答和指导，同时针对学生的个别问题进行个性化的指导。这样一来，学生便能够在课前预习中清楚地掌握本节知识内容的重点和学习方向，从而在高效预习中对本节化学知识形成初步认知。

3.课程导入环节

课程导入指的是教师在开展新课时，为了能够更好地激发学生学习兴趣，调动学生学习积极性所使用的课程打开方式，是较为普遍的教学手段和教学策略。但从目前的教学情况来看，现阶段仍有教师会因课堂时间有限而使用较为僵硬和呆板的导入方式，从而忽视了优化课程导入的重要性，影响教学质量。因此，为了促进初中化学实现高效化、可持续性的教学发展，教师必须要重视课程导入形式的优化与重构：可利用智慧云环境所提供的硬件设施和软件资源，借助多屏显示器、智慧互动平台来构建教学情境，结合化学知识中的趣味故事、有趣的化学实验来创设学习环境，在激发学生学习欲望的同时，促使学生更好地投入到化学学习中。

例如，在教学“溶解度”时，教师可在教学活动开展前利用电子交互白板为学生展示“白糖在水中溶解”的简单化学实验，并在操作的过程中向学生提问并引导学生进行思考：“只要不断地将白糖倒入水中，白糖就会一直溶解吗？为什么？”在此过程中，教师还可组织学生到讲台上，亲自动手在电子交互白板上进行操作，以此活跃课堂教学气氛，调动学生学习的积极性，引导学生在动手操作的过程中，发现“白糖在一段时间后便不会溶解于水”的现象。然后，教师再以此为教学导入点，引出新课。

（二）课中的智慧课堂设计

课中教学环节是影响课堂教学效果的决定性因素，与其他学科不同的是，初中化学是一门实践性较强的学科，教师在教学环节中不仅要夯实学生的化学理论基础，更要注重学生实践能力的培养。因此，教师在授课环节中，要将智慧云平台作为一种辅助教学的手段，结合学生在课前预习中的学习效果，巧用智慧云系统去优化课中问题的设置、课程内容的讲解和实验教学的指导，从而帮助学生掌握教学内容的重难点，促进学生思维能力的发展。除此之外，教师在构建智慧课堂时，同样也要注重教学方法与教学形式的创新，着重发挥学生在课堂教学中的主体性，调动学生的学习兴趣，从而进一步强化教学效果。

例如，在为学生讲解“我们周围的空气——氧气”时，教师可根据学生在课前预习的学习效果和学习情况，将学生分成若干个学习小组，并利用智慧云平台为每个小组派发探究“氧气的物理性质和化学性质以及化合反应和氧化反应的概念”等学习任务，让学生在接到任务后，开展相应的学习活动和实验活动，并在规定时间内将学习成果上传到终端系统，供教师检查。在小组合作学习过程中，教师要利用终端系统多屏监控学生的学习状态，当学生出现困难时，教师要及时地给予引导和帮助，保证学生的学习成效。

除此之外，教师还可结合教学重点和学生在学习中出现的问题，科学合理地设置“氧气”实验，让学生通过观看微课视频掌握氧气的特点和实验操作要点，然后再组织学生动手实验，这样不但能够锻炼学生的化学实验能力，还能够有效地规避实验中的安全隐患。

（三）课后的智慧课堂设计

课后教师需要对课堂教学进行总结与反思，利用智慧云端为学生布置的随堂小测结果反思本节课程中存在的教学问题，并帮助学生梳理重难点知识，从而促使学生学会自主地完善和构建知识体系。除此之外，教师还可利用智慧云端来完善初中化学教学评价体系，让学生也积极地参与到教学评价中，评价内容也从结果性评价转向形成性评价，从而更好地把握学生在学习过程中存在的问题，进一步优化教学方案，提高教学有效性。

例如，在教学“酸碱中和反应”后，教师可结合课堂教学情况，利用智慧云端为学生布置课题作业，让学生通过在线的随堂小测完成新旧化学知识的更替，构建完善的知识体系，并利用化学思维探讨生活中的“酸碱中和现象”，从而形成一个系统化的知识网络。教师还可利用智慧云端与学生进行互动，让学生在智慧云系统中评价教师在课堂中存在的教学问题，并对自己及其他学生在课堂中的表现进行自评和互评，从而更好地调整与完善初中化学的智慧课堂教学结构，构建高效化、智能化的初中化学教学课堂。